RU2450058C1

RU2450058C1 - Circulation vacuum degasser with pilot burner

Info

Publication number: RU2450058C1
Application number: RU2011103723/02A
Authority: RU
Inventors: Йорг ШВАРЦ (DE); Йорг ШВАРЦ
Original assignee: Технометал ГмбХ
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2011-02-03
Publication date: 2012-05-10
Also published as: EP2354259B1; DE102010007119B3; TW201132765A; CN102146503B; TWI443196B; BRPI1100201A2; KR20110091486A; CN102146503A; BRPI1100201B1; EP2354259A1

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: vacuum degasser (1) comprises a vacuum reservoir (2) with a cap (3), connected to a vacuum pump and with two submersible sleeves (4), submerged into a melt (6) of an appropriate bucket (5). A blow tuyere placed into a vacuum reservoir (2) as capable of displacement (7), performing a combined function of a device for blowdown with oxygen and a burner. A pilot burner (11) is connected to the blowdown tuyere.

EFFECT: using the invention makes it possible to increase the coefficient of utilisation of blowdown tuyeres and plants in general.

3 cl, 2 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к циркуляционному вакуумному дегазатору, включающему в себя вакуумный резервуар с колпаком, подсоединяемым к вакуумному насосу, и с двумя погружными стаканами, погружаемыми в расплав соответствующего ковша, а также с помещенной в вакуумном резервуаре с возможностью перемещения продувочной фурмой, выполняющей комбинированную функцию устройства для продувки кислородом и горелки, причем к продувочной фурме присоединена запальная горелка.The invention relates to a circulating vacuum degasser, including a vacuum tank with a cap connected to a vacuum pump, and with two immersion cups immersed in the melt of the corresponding bucket, as well as with a purge lance located in a vacuum tank that performs the combined function of a device for oxygen purges and burners, with a pilot burner connected to the purge lance.

Уровень техникиState of the art

Применение вакуумной обработки как метода вторичной металлургии для обработки металла, в частности, стального расплава, путем кислородной продувки поверхности находящегося в вакуумном резервуаре расплава, постоянно совершенствуется в ходе последних десятилетий. Вакуумная обработка служит для того, чтобы значительно уменьшать остаточное содержание нежелательных примесных элементов в расплаве, достигать как можно более высокой степени чистоты расплава, а также как можно более точно задавать состав стали и улучшать гомогенность затвердевшей стали. В качестве вакуумной обработки для вакуумного обезуглероживания в числе прочих применяется так называемая циркуляционная дегазация, которую часто также называют методом RH-вакуумирования (Ruhrstahl-Heraeus). При этом способе, помимо прочего, газообразный кислород подается при помощи фурмы с водяным охлаждением на находящийся в вакуумном резервуаре расплав, причем в этом случае в вакууме протекают металлургические процессы, приводящие к улучшению качества обрабатываемой жидкой стали. Основной составной частью такой установки является вакуумный резервуар с колпаком, присоединенным к вакуумному насосу. Вакуумный резервуар посредством двух погружных стаканов погружается в жидкий расплав в ковше, причем после создания вакуума происходит циркуляция расплава из ковша, через один из погружных стаканов в вакуумный резервуар и через другой погружной стакан назад в расплав. Вакуумный резервуар необходимо разогревать каждый раз перед проведением обработки расплава, сохранять в подогретом состоянии в перерывах между циклами обработки и при необходимости очищать после окончания обработки. Чтобы иметь возможность как осуществлять при помощи фурмы дутье кислородом на расплав в вакуумном резервуаре, так и производить при помощи этой фурмы необходимый разогрев и подогревание вакуумного резервуара, в настоящее время используются, как правило, комбинированные продувочные фурмы, выполняющие функцию устройства продувки кислородом и функцию горелки, через которые возможны как выпуск горючего газа с поджиганием его в области сопла продувочной фурмы и получением пламени, так и дутье струей кислорода на расплав. Продувочная фурма расположена в вакуумном резервуаре подвижно в осевом направлении и при этом проведена в колпак через герметичный ввод. Как правило, такая комбинированная продувочная фурма оборудована встроенной запальной горелкой. Начиная с определенной производительности, такие комбинированные фурмы нельзя зажигать непосредственно, они должны зажигаться при помощи запальной горелки, которая после зажигания своего запального пламени и после обнаружения этого запального пламени разблокирует подачу горючего газа и кислорода в комбинированной продувочной фурме для зажигания основного пламени. В известных комбинированных продувочных фурмах эта запальная горелка выполнена непосредственно на конце комбинированной продувочной фурмы, в непосредственной близости от мест выхода газа и кислорода для основного пламени. Поэтому запальная горелка подвергается непосредственному воздействию окружающей ее среды, в которую вводится комбинированная продувочная фурма. При выполнении комбинированной фурмой функции кислородной продувки это приводит к тому, что на запальную горелку или внутрь нее могут попадать брызги стали и/или шлака. Это часто приводит к выходу из строя запальной горелки и тем самым к прекращению действия функции горелки комбинированной фурмы, которую в этом случае приходится чистить с временными затратами и/или заменять, что обходится весьма дорого с учетом соответствующей приостановки производства.The use of vacuum treatment as a secondary metallurgy method for the processing of metal, in particular, steel melt, by oxygen purging of the surface of a melt in a vacuum reservoir, has been constantly improved over the past decades. Vacuum treatment is used to significantly reduce the residual content of unwanted impurity elements in the melt, to achieve the highest possible degree of purity of the melt, as well as to specify the composition of steel as accurately as possible and improve the homogeneity of the hardened steel. As a vacuum treatment for vacuum decarburization, among others, the so-called circulation degassing is used, which is also often called the RH-vacuum method (Ruhrstahl-Heraeus). In this method, among other things, gaseous oxygen is supplied by means of a water-cooled lance to a melt in a vacuum reservoir, in which case metallurgical processes occur in vacuum, leading to an improvement in the quality of the processed liquid steel. The main component of such an installation is a vacuum tank with a cap attached to a vacuum pump. The vacuum tank is immersed in the molten liquid in the ladle by means of two immersion nozzles, and after creating a vacuum, the melt circulates from the ladle, through one of the immersion nozzles into the vacuum reservoir and through the other immersion nozzle back into the melt. The vacuum tank must be warmed up each time before processing the melt, kept in a heated state in between processing cycles and, if necessary, cleaned after treatment. In order to be able to carry out blowing with oxygen to the melt in a vacuum tank using a lance, and to produce the necessary heating and heating of a vacuum tank using this lance, as a rule, combined purge lances that function as an oxygen purge device and burner function are used through which both the release of combustible gas is possible with its ignition in the region of the nozzle of the blowing lance and obtaining a flame, and blowing with a stream of oxygen to the melt. The blowing lance is located axially in the vacuum tank and is carried through the sealed inlet into the hood. Typically, such a combined blowdown lance is equipped with an integrated ignition burner. Starting from a certain capacity, such combined tuyeres cannot be ignited directly, they must be ignited using a pilot burner, which, after ignition of its pilot flame and after detection of this pilot flame, releases the flow of combustible gas and oxygen in the combined purge tuyere to ignite the main flame. In known combined blowdown lances, this pilot burner is made directly at the end of the combined blowdown lances, in the immediate vicinity of the gas and oxygen exit points for the main flame. Therefore, the pilot burner is directly affected by its environment, into which the combined blow-out lance is introduced. When the combined tuyere is used as an oxygen purge, this leads to splashing of steel and / or slag on or in the ignition burner. This often leads to failure of the ignition burner and thereby to the termination of the function of the burner of the combined lance, which in this case has to be cleaned with time and / or replaced, which is very expensive taking into account the corresponding suspension of production.

Обычный циркуляционный вакуумный дегазатор известен из патентного документа DE 60008959 Т2, а также из проспекта "Secondary metallurgy solutions" ("Решения для вторичной металлургии") фирмы Siemens VAI Metals Techologies GmbH.A conventional circulation vacuum degasser is known from patent document DE 60008959 T2, as well as from the brochure "Secondary metallurgy solutions" from Siemens VAI Metals Techologies GmbH.

Такие циркуляционные вакуумные дегазаторы, известные из этих источников, имеют показанные выше недостатки.Such circulating vacuum degassers known from these sources have the disadvantages shown above.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

В основе изобретения лежит задача создать такое решение, которое позволяет достичь более высокого коэффициента использования продувочных фурм в циркуляционном вакуумном дегазаторе.The basis of the invention is the task of creating such a solution that allows you to achieve a higher utilization rate of blowing tuyeres in a circulating vacuum degasser.

Для циркуляционного вакуумного дегазатора того типа, который более подробно описан вначале, эта задача решена согласно изобретению посредством того, что запальная горелка расположена в запальной камере, в которой она приводится в различные положения относительно продувочной фурмы, в частности, путем перемещения продувочной фурмы.For a circulation vacuum degasser of the type that was described in more detail at the beginning, this problem is solved according to the invention by the fact that the ignition burner is located in the ignition chamber in which it is brought into different positions relative to the purge lance, in particular by moving the purge lance.

Запальная горелка согласно изобретению располагается в запальной камере, которая предпочтительно выполнена вне собственно пространства для металлургической обработки вакуумного резервуара циркуляционного вакуумного дегазатора и сквозь которую перемещается комбинированная продувочная фурма. Таким образом, имеется возможность приводить запальную горелку в различные положения относительно продувочной фурмы, в частности, путем перемещения продувочной фурмы. Это позволяет располагать запальную горелку в пространстве, защищенном от воздействия среды внутри вакуумного резервуара и умеренно нагретом в сравнении с температурами, возникающими в пределах вакуумного резервуара, - в пространстве, где запальная горелка подвергается действию повышенной температуры только до зажигания основного пламени продувочной фурмы. Для этого продувочная фурма сначала приводится в положение зажигания внутри запальной камеры, в котором она помещена над запальной горелкой. Затем, после обнаружения запального пламени запальной горелки, система контроля пламени разблокирует подачу необходимого минимального потока горючего газа и приток кислорода в продувочную фурму для зажигания основного пламени продувочной фурмы с минимальной нагрузкой. Как только датчик распознает зажигание и горение основного пламени продувочной фурмы, запальное пламя запальной горелки выключается, и продувочная фурма опускается в свою рабочую область в пределах вакуумного резервуара. Затем в этом, опущенном вниз, рабочем положении приток горючего газа и кислорода увеличивается и устанавливается таким образом, что продувочная фурма эксплуатируется в функции горелки с номинальной или максимальной нагрузкой.The ignition burner according to the invention is located in the ignition chamber, which is preferably made outside the actual space for metallurgical processing of the vacuum tank of the circulating vacuum degasser and through which the combined purge lance is moved. Thus, it is possible to bring the ignition burner into different positions relative to the purge lance, in particular by moving the purge lance. This allows you to place the ignition burner in a space protected from the effects of the medium inside the vacuum tank and moderately heated in comparison with the temperatures occurring within the vacuum tank, in the space where the ignition burner is exposed to elevated temperature only until the main flame of the purge lance is ignited. For this, the purge lance is first brought to the ignition position inside the ignition chamber, in which it is placed above the ignition burner. Then, after the ignition flame of the ignition burner is detected, the flame control system unlocks the supply of the required minimum flow of combustible gas and the flow of oxygen into the purge lance to ignite the main flame of the purge lance with a minimum load. As soon as the sensor detects ignition and combustion of the main flame of the purge lance, the ignition flame of the ignition burner is turned off and the purge lance is lowered to its working area within the vacuum tank. Then, in this operating position, which is lowered down, the flow of combustible gas and oxygen increases and is set in such a way that the purge lance is operated as a burner with rated or maximum load.

Вследствие того, что запальная горелка и продувочная фурма расположены и выполнены отдельно друг от друга, а также приводятся в различные положения относительно друг друга, удается избегать выхода из строя продувочной фурмы, а вместе с ней и установки, из-за брызг стали или шлаков, долетающих до запальной горелки. Благодаря этому повышается коэффициент использования продувочных фурм, а тем самым и установок в целом. Кроме того, время, необходимое для замены запальной горелки или фурмы, получается более коротким, так как для замены фурмы не требуется выводить из вакуумного резервуара встроенную в продувочную фурму запальную горелку, для чего в противном случае ее пришлось бы отсоединять при необходимости от подводящих линий газа и кислорода. С другой стороны, запальная горелка при ее выходе из строя заменяется без необходимости для этого двигать или выводить из вакуумного резервуара продувочную фурму. Наконец, менее значительными получаются расходы при изготовлении продувочной фурмы, так как в ней не нужно предусматривать запальную горелку и соответствующую ей систему охлаждения. Поскольку продувочная фурма больше не оснащена встроенной запальной горелкой, вследствие этого имеется возможность уменьшить диаметр фурмы, что влечет за собой уменьшенную потребность в охлаждающей воде и тем самым меньший расход эксплуатационных материалов. Кроме того, для поднимания и опускания продувочной фурмы требуется меньшая мощность привода, так как она в этом случае имеет также меньший вес.Due to the fact that the ignition burner and the purge lance are located and are made separately from each other, and are also brought into different positions relative to each other, it is possible to avoid the failure of the purge lance, and with it the installation, due to splashing of steel or slag, reaching the pilot burner. Due to this, the utilization rate of the blowing tuyeres, and thereby the installations as a whole, is increased. In addition, the time required to replace the ignition burner or lance is shorter, since to replace the lance it is not necessary to remove the ignition burner built into the purge lance from the vacuum tank, for which otherwise it would have to be disconnected from the gas supply lines if necessary and oxygen. On the other hand, the ignition burner is replaced when it fails without the need to move or remove the purge lance from the vacuum tank. Finally, the costs are less significant in the manufacture of the blowing lance, since it does not need to include a pilot burner and its corresponding cooling system. Since the purge lance is no longer equipped with a built-in ignition burner, it is therefore possible to reduce the diameter of the lance, which entails a reduced need for cooling water and thereby lower consumption of operating materials. In addition, lower drive power is required to raise and lower the purge lance, since it also has less weight in this case.

Особенно целесообразную конструкцию запальной камеры представляет собой ее размещение наверху на колпаке вакуумного резервуара на стороне, противоположной внутреннему пространству вакуумного резервуара. Благодаря этому имеется возможность перемещать продувочную фурму, двигаемую в вакуумном резервуаре вертикально или перпендикулярно, в область запальной горелки без необходимости предпринимать для перемещения фурмы существенные изменения в обыкновенном механизме. Однако возможно также размещение запальной камеры на колпаке или на RH-вакууматоре или на вакуумном резервуаре. Поэтому изобретение предусматривает, что запальная камера выполнена на колпаке или на вакуумном резервуаре.A particularly suitable construction of the ignition chamber is its placement on top of the hood of the vacuum reservoir on the side opposite to the interior of the vacuum reservoir. Due to this, it is possible to move the purge lance, moving vertically or perpendicularly in the vacuum reservoir, to the area of the ignition burner without the need to make significant changes in the conventional mechanism to move the lance. However, it is also possible to place the ignition chamber on the hood or on the RH-vacuum or vacuum tank. Therefore, the invention provides that the ignition chamber is made on a cap or on a vacuum tank.

В особенно целесообразном варианте при этом предусматривается также герметичное место ввода продувочной фурмы внутрь вакуумного резервуара в области запальной камеры. Наконец, изобретение отличается также тем, что в запальной камере выполнено герметичное место ввода в нее продувочной фурмы.In a particularly suitable embodiment, this also provides a sealed entry point for the purge lance inside the vacuum tank in the area of the ignition chamber. Finally, the invention is also characterized in that in the ignition chamber there is a sealed entry point for the purge lance.

Краткий комментарий к фигурам чертежейA brief comment on the figures of the drawings

Ниже изобретение более подробно разъяснено на примере с использованием чертежа. На нем показаны:Below the invention is explained in more detail using the drawing as an example. It shows:

фиг.1 - разрез циркуляционного вакуумного дегазатора с запальной камерой в схематичном изображении; иfigure 1 is a section of a circulating vacuum degasser with an ignition chamber in a schematic image; and

фиг.2 - фрагмент разреза запальной камеры с запальной горелкой в схематичном изображении.figure 2 is a fragment of a section of the ignition chamber with the ignition burner in a schematic image.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

На фиг.1 показан циркуляционный вакуумный дегазатор, в целом обозначенный цифрой 1. Он состоит из вакуумного резервуара 2 или RH-вакууматора, который в своей верхней части переходит в колпак 3, приводящий к вакуумному насосу. Кроме того, вакуумный корпус 2 оборудован двумя погружными стаканами 4, которые погружены в расплав 6, находящийся в ковше 5. Через один из погружных стаканов 4 расплав 6 из открытого ковша 5 поднимается внутрь вакуумного корпуса 2, а через другой погружной стакан 4 расплав 6 течет назад, снова в ковш 5. В вакуумном корпусе 2 расплав 6 в условиях разрежения подвергается металлургической обработке. В частности, в процессе вакуумного обезуглероживания расплав 6 подвергается воздействию потока кислорода, подаваемому продувочной фурмой 7. Под продувочной фурмой 7 подразумевается комбинированная продувочная фурма, которая оборудована для выполнения как функции кислородной продувки для подачи кислорода, так и функции горелки. Продувочная фурма 7 расположена в вакуумном корпусе 2 с возможностью перемещения в вертикальном направлении и проведена через герметичный ввод 8, который в большинстве случаев выполнен в виде надувного уплотнения. Снаружи, вне крышки или колпака 3, на его верхней стороне выполнена запальная камера 9, через которую в ее центре проходит продувочная фурма 7. На фиг.2 в разрезе изображен конец продувочной фурмы 7, причем остальные детали запальной камеры и штуцера колпака, выполненные по существу в форме цилиндра, показаны только по одну сторону от продольной оси 10. Однако они повторяются и на другой стороне, с продольной осью 10 в качестве оси зеркальной симметрии. В положении, представленном на фиг.2, продувочная фурма 7 вместе с отверстием ее устья находится внутри запальной камеры 9. В запальную камеру 9 выходит запальная горелка 11, запальным пламенем 12 которой зажигается смесь кислорода и горючего газа основного пламени, которая выходит из продувочной фурмы 7. При этом горючий газ подается через каналы 13 с выходными отверстиями 14, а кислород подводится центрально через отверстие 15 устья. После зажигания основного пламени продувочная фурма 7 проводится сквозь запальную камеру 9 вертикально вниз, во внутреннее пространство вакуумного резервуара 2, так что после этого там возможно увеличение основного пламени до полной или номинальной нагрузки, и выполнение им функции отдачи тепла. При выполнении продувочной фурмой 7 функции кислородной продувки из отверстия 15 ее устья не подается горючий газ, а выходит исключительно кислород, предназначенный для металлургической обработки расплава 6, и обдувает поверхность расплава 6 металла внутри вакуумного резервуара 2. В области своей внешней боковой стенки продувочная фурма 7 имеет обычные каналы 17 для охлаждающей воды. Благодаря вертикальной подвижности и возможности перемещения продувочной фурмы 7 в вакуумном резервуаре 2 и в запальной камере 9 запальная горелка 11 приводится в различные положения по отношению к продувочной фурме 7. Наряду с кольцеобразным уплотнением, образующим герметичный ввод 8, в запальной камере 9 выполнены также два скребковых сбрасывателя 16, прилегающих к наружной стенке продувочной фурмы 7.Figure 1 shows the circulation vacuum degasser, generally indicated by the number 1. It consists of a vacuum tank 2 or an RH-vacuum pump, which in its upper part passes into the cap 3, leading to a vacuum pump. In addition, the vacuum housing 2 is equipped with two immersion cups 4, which are immersed in the melt 6 located in the bucket 5. Through one of the immersion cups 4, the melt 6 from the open ladle 5 rises inside the vacuum housing 2, and the melt 6 flows through the other immersion cup 4 back, again into the bucket 5. In the vacuum housing 2, the melt 6 is subjected to metallurgical processing under vacuum conditions. In particular, during the vacuum decarburization process, the melt 6 is exposed to the oxygen stream supplied by the purge lance 7. By purge lance 7 is meant a combined purge lance that is equipped to perform both the oxygen purge function for oxygen supply and the burner function. The blowing lance 7 is located in the vacuum housing 2 with the possibility of movement in the vertical direction and is conducted through a sealed inlet 8, which in most cases is made in the form of an inflatable seal. Outside, outside the lid or cap 3, an ignition chamber 9 is made on its upper side, through which a purge lance 7 passes at its center. Fig. 2 shows a section through the end of the purge lance 7, with the remaining details of the ignition chamber and cap fitting essentially cylindrical, shown only on one side of the longitudinal axis 10. However, they are repeated on the other side, with the longitudinal axis 10 as the axis of mirror symmetry. In the position shown in figure 2, the purge lance 7 together with the opening of its mouth is located inside the ignition chamber 9. The ignition chamber 11 enters the ignition chamber 9, the ignition flame 12 of which ignites a mixture of oxygen and combustible gas of the main flame, which leaves the purge lance 7. In this case, combustible gas is supplied through channels 13 with outlet openings 14, and oxygen is supplied centrally through the opening 15 of the mouth. After ignition of the main flame, the purge lance 7 is conducted through the ignition chamber 9 vertically down into the inner space of the vacuum tank 2, so that after that it is possible to increase the main flame to full or nominal load, and perform the function of heat transfer. When the purge lance 7 performs the function of oxygen purge, no combustible gas is supplied from the opening 15 of its mouth, but only oxygen intended for metallurgical processing of the melt 6 is released and blows the surface of the melt 6 of the metal inside the vacuum reservoir 2. In the area of its outer side wall, the purge lance 7 has the usual channels 17 for cooling water. Due to the vertical mobility and the possibility of moving the purge lance 7 in the vacuum tank 2 and in the ignition chamber 9, the ignition burner 11 is brought into different positions with respect to the purge lance 7. In addition to the O-ring seal forming the hermetic inlet 8, two scraper blades are also made in the ignition chamber 9 ejector 16 adjacent to the outer wall of the purge lance 7.

Claims

1. A circulation vacuum degasser (1) containing a vacuum reservoir (2) with a cap (3) connected to a vacuum pump and with two immersion cups (4) immersed in the melt (6) of the corresponding bucket (5), as well as placed in a vacuum tank (2) with the possibility of moving the purge lance (7), which performs the combined function of a device for blowing oxygen and a burner, moreover, the ignition burner (11) is attached to the purge lance, characterized in that the ignition burner (11) is located in the ignition chamber (9) in which she is brought into various positions relative to the purge lance (7), in particular by moving the purge lance (7).

2. Degasser (1) according to claim 1, characterized in that the ignition chamber (9) is made on the cap (3) or in a vacuum tank (2).

3. Degasser (1) according to claim 1 or 2, characterized in that in the ignition chamber (9) a sealed entry point (8) of the purge lance (7) is made.